Равновесия в растворах электролитов Примеры решения задач

Пример 1. Найдите степень диссоциации слабой одноосновной кислоты НАn в растворе с С_НАn=0,01моль/л, если константа диссоциации НАn равна 10^–8.

Решение. Степень диссоциации найдем из закона разбавления Оствальда .

В случае очень слабых электролитов ( 1) (1–)1 и К_ДИС=С².

Кислота НАn очень слабая, так как К_ДИС очень мала, поэтому

.

Таким образом, степень диссоциации НАn в растворе с С_НАn=0,01 моль/л равна 0,1%.

Пример 2. Определите концентрацию ионов ОН^– в растворе гидроксида аммония с =0,01 моль/л, если К_ДИС=1,7710^–5.

Решение. Для вычисления концентрации ионов данного вида С_ИОН в растворе электролита пользуются зависимостью

,

где К – число ионов данного вида, получаемых при диссоциации одной молекулы электролита.

;

С_ОН– = 10^–20,0421=0,4210^–3моль/л.

Пример 3. Произведение растворимости РbSO₄ равно 2,210^–8. Вычислите растворимость РbSO₄ в моль/л и в г/л.

Решение. В насыщенном растворе малорастворимого электролита произведение концентраций его ионов в степенях их стехиометрических коэффициентов есть величина постоянная и называется произведением растворимости ПР.

Д ля процесса К_n А_m(к) nК^m+(р) + mA^n–(р)

ПР_КnАm=[К^m+]ⁿ [A^n–]^m.

В общем виде выражение, связывающее растворимость Р(моль/л) и произведение растворимости ПР, записывается:

.

Согласно условию задачи

или 1,510^–4303= 4,5410^–2 г/л, где 303 г/моль –молярная масса РbSO₄.

Пример 4. Растворимость Мg(ОН)₂ равна 210^–4 моль/л. Найдите произведение растворимости этого вещества.

Решение. Уравнение диссоциации МgОН)₂

М g(ОН)₂ Мg²⁺ +2ОН^–

Следовательно, [Mg²⁺]=210^–411=210^–4 моль/л;

[OH^–]=210^–412=410^–4 моль/л.

Степень диссоциации принимается 1, т.к. электролит сильный.

= [Mg²⁺][OH^–]² = 210^–4(410^–4)² =3,210^–11.

Пример 5. Вычислите рН 1%-ного раствора муравьиной кислоты НСООН, считая, что плотность раствора равна 1г/мл, а константа диссоциации муравьиной кислоты равна 1,7610^–4.

Решение. рН=–lg[H⁺].

В чистой воде и любом водном растворе произведение молярных концентраций водородных и гидроксид-ионов есть величина постоянная при постоянной температуре и называется ионным произведением воды К_w. При 25 °С К_w= 10^–14. [H⁺][OH^–]= К_w =10^–14.

Исходя из условия .

Тогда .

Н СООН Н⁺ + НСОО^–;

[Н⁺] = C_НСООНК=0,222,8310^–21=6,210^–3 моль/л;

рН=–lg6,210^–3=3–lg6,2=3–0,79=2,21.

Контрольные вопросы

201. Какова концентрация ионов водорода в растворе НCN с С_HCN=0,1 моль/л, если ее константа диссоциации К=710^–10? Ответ: 8,3610^–6 моль/л.

202. В растворе СdCl₂ (=0,69) концентрация ионов хлора составляет 0,03 моль/л. Какова концентрация ионов кадмия? Вычислите в моль/л концентрацию недиссоциированной части СdCl₂ и общую концентрацию электролита. Ответ: 0,01 моль/л, 0,006моль/л; 0,02 моль/л.

203. Во сколько раз концентрация ионов водорода в растворе НСl с С_НСl= 0,1 моль/л (=0,9) больше, чем в растворе с С_НСl= 0,01 моль/л (=0,98)? Ответ: в 9,2 раза.

204. Сравните концентрацию ионов водорода в растворе НNО₃ с =0,01 моль/л (=0,96) и в растворе Н₂SO₄ с С_ЭКВ(Н₂SO₄)=0,01моль/л (=0,79).Ответ: в 1,2 раза.

205. Вычислите концентрацию ионов водорода и степень диссоциации в 1%-ном растворе уксусной кислоты СН₃СООН. Плотность раствора принять равной 1 г/мл; К_ДИС=1,810^–5.Ответ: 0,1710^–2 моль/л; 1,03%.

206. Принимая во внимание константу первичной диссоциации угольной кислоты К_I= 310^–7, вычислите степень диссоциации и концентрацию ионов водорода в растворе этой кислоты с =0,1моль/л. Ответ: 0,0017; 1,710^–4 моль/л.

207. При какой концентрации (в моль/л) уксусной кислоты СН₃СООН в растворе степень ее диссоциации составит 0.01? К=1,810^–5. Ответ: 0,18 моль/л.

208. Вычислите концентрацию ионов водорода (в моль/л), если концентрация ОН^– ионов, выраженная в г/л, равна: а) 6,810^–9, б) 8,510^–4. Ответ: а) 2,510^–5; б) 210^–10.

209. Вычислите рН раствора НСl с С_НСl=0,001моль/л, приняв =1. Ответ: 3,0.

210. Вычислите рН 0,036%-ного раствора НСl. Плотность раствора и степень диссоциации НСl считать равными единице. Ответ: 2,0.

211. Вычислите рН 0,004%-ного раствора NаОН. Плотность раствора и степень диссоциации NаОН считать равными единице. Ответ: 11,0.

212. Вычислите рН 0,3%-ного раствора уксусной кислоты СН₃СООН. К_ДИС=1,810^–5. Плотность раствора принять равной единице. Ответ: 3,02.

213. Сколько граммов КОН находится в 1 л раствора, рН которого равен 11? Степень диссоциации КОН принять равной единице. Ответ: 0,056 г.

214. Чему равна концентрация ионов Н⁺ в водном растворе муравьиной кислоты НСООН, если =0,03, а К_ДИС=1,810^–4? Ответ: 0,006 моль/л.

215. Сколько граммов гидроксида натрия растворено в 200 мл раствора NaOH, если рН этого раствора 12? Ответ: 0,08 г.

216. Вычислите рН раствора Н₂SО₄ (=1) с С_ЭК(Н₂S₄)= =110^–2 моль/л. Ответ: 2,0.

217. Вычислите степень диссоциации растворов NH₄ОН ( =1,810^–5) с = 0,05 моль/л и = 0,5 моль/л. Как влияет концентрация растворенного вещества на степень диссоциации? Ответ: 1,910^–2 и 6,010^–3.

218. Рассчитайте рН раствора Н₃РО₄ с = 0,01 моль/л, К₁ = 7,510^–3. (Диссоциацией по второй и третьей ступеням пренебречь.) Ответ: 2,06.

219. Рассчитайте рН раствора Н₂СО₃ с = 0,01 моль/л. (Диссоциацией по второй ступени пренебречь.) К₁ = 4,410^–7. Ответ: 4,18.

220. Вычислите константу диссоциации NH₄OH, если степень диссоциации раствора NН₄ОН с =0,002 моль/л равна 10 %. Ответ: 210^–5.

221. Произведение растворимости СаSO₄ составляет 2,410^–5. Вычислите растворимость СаSO₄ в моль/л и в г/л. Ответ: 4,910^–3 моль/л; 0,67 г/л.

222. Насыщенный раствор BaCrO₄ содержит 1,510^–5 моль соли в 1 л раствора. Вычислите произведение растворимости BaCrO₄. Ответ: 2,2510^–10.

223. В 1 л насыщенного при комнатной температуре раствора AgIO₃ содержится 0,044 г соли. Вычислите произведение растворимости AgIO₃. Ответ: 2,410^–8.

224. Произведение растворимости АgI составляет 1,510^–16. Вычислите растворимость АgI в моль/л и в г/л. Ответ: 1,2210^–8 моль/л; 2,8710^–6.

225. Произведение растворимости SrSO₄ составляет 2,810^–7.. Вычислите, в каком объеме содержится 0,1 г SrSO₄. Ответ: 1,03 л.